Synthesis of middle molecular lipids by alkyl-alkyl cross-coupling reactions

• Project Area: Middle molecular strategy: Creation of higher bio-functional molecules by integrated synthesis.
• Project/Area Number: 18H04410
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 岩崎 孝紀 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50550125)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 脂肪酸 / クロスカップリング反応 / アルキル / 中分子 / 有機合成 / クロスカップリング / 脂質 / シクロプロパン

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、クロスカップリング反応によるアルキル基導入を基盤とする中分子合成について取り組んだ。先に我々は、種々の遷移金属塩化物とブタジエンのような不飽和炭化水素添加剤の組み合わせが、ハロゲン化アルキルとアルキルグリニャール試薬とのクロスカップリング反応による飽和炭素鎖構築に有効であることを報告している。本手法を用い、希少脂肪酸であるシクロプロパン含有脂肪酸(CFA)の自在合成に取り組んだ。具体的にはシクロプロパンにブロモメチル基とシリルオキシエチル基を有する新規合成素子を開発し、C-Br結合でのクロスカップリング反応と続くシリルオキシ基のブロモ基への変換とクロスカップリング反応により、種々のCFAを高効率に合成できることを明らかにした。さらに、本手法を発展させることにより、結核菌の最外殻に存在する超長鎖脂肪酸であるミコール酸の合成に取り組んだ。ミコール酸は２つのシクロプロパン環を有する炭素数８０超の脂肪酸である。Bairdらの全合成の鍵中間体である２つのシクロプロパン環を有する３８炭素からなる部分構造を３回のクロスカップリング反応を反復して行うことにより、総収率３２％で構築した。本手法は、様々な希少脂肪酸の供給を通じて生物活性脂質類などの中分子合成に貢献するものと期待できる。
また、本研究の過程において、アルキル鎖による多環芳香族化合物の光物性制御が可能であることを明らかにした。具体的には、ピレンの1,3,6,8位にアルキル基を、長さを変えて系統的に導入したところ、適切なアルキル基の場合には、固体状態において単分子由来の蛍光が観測されることを明らかにした。これは、固体状態においてピレンがエキシマー発光を呈することとは対照的である。さらに、ピレンとオクタフルオロナフタレンとの共結晶の機械的刺激に対する光物性変化がアルキル基によって制御可能であることもあわせて明らかにした。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Philipps-Universit¨at Marburg(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] Hunan University(中国)
• [Int'l Joint Research] CSIR-National Chemical Laboratory(インド)
• [Journal Article] Catalytic Construction of Carbon Frameworks Employing Alkyl Fluorides as Electrophiles (2020)
  • Author(s): Iwasaki Takanori
  • Journal Title: Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan Volume: 78 Issue: 2 Pages: 109-120
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.78.109
  • NAID: 130007795914
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • Year and Date: 2020-02-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Alkyl Groups in Pyrene Chromophore on Mechanical Response of Pyrene‐Octafluoronaphthalene Co‐Crystals (2020)
  • Author(s): Iwasaki Takanori、Murakami Shin、Takeda Youhei、Tohnai Norimitsu、Kambe Nobuaki
  • Journal Title: Chemistry ? An Asian Journal Volume: 15 Issue: 8 Pages: 1349-1354
  • DOI: 10.1002/asia.202000138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Catalytic functionalization of 1,3-butadiene by carbon electrophiles (2020)
  • Author(s): Takanori Iwasaki
  • Journal Title: J. Jpn. Petrol. Inst. Volume: in press
  • NAID: 130007839520
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure of the Complex Ni(C8H12)(L) and Its Reactivity toward Organometallic Reagents (2019)
  • Author(s): Iwasaki Takanori、Yokoyama Wataru、Kambe Nobuaki
  • Journal Title: Organometallics Volume: 38 Issue: 14 Pages: 2701-2704
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.9b00296
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular Packing and Solid‐State Photophysical Properties of 1,3,6,8‐Tetraalkylpyrenes (2019)
  • Author(s): Iwasaki Takanori、Murakami Shin、Takeda Youhei、Fukuhara Gaku、Tohnai Norimitsu、Yakiyama Yumi、Sakurai Hidehiro、Kambe Nobuaki
  • Journal Title: Chemistry ? A European Journal Volume: 25 Issue: 65 Pages: 14817-14825
  • DOI: 10.1002/chem.201903224
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] アニオン性有機金属錯体触媒による1,3-ブタジエンへの選択的炭素官能基導入法の開発 (2019)
  • Author(s): 岩﨑孝紀
  • Journal Title: ペトロテック Volume: 42 Pages: 708-712
• [Journal Article] Nickel-Catalyzed Coupling Reaction of Alkyl Halides with Aryl Grignard Reagents in the Presence of 1,3-Butadiene: Mechanistic Studies of Four-Component Coupling and Competing Cross-Coupling Reactions (2018)
  • Author(s): Takanori Iwasaki, Asuka Fukuoka, Wataru Yokoyama, Xin Min, Ichiro Hisaki, Tao Yang, Masahiro Ehara, Hitoshi Kuniyasu, and Nobuaki Kambe
  • Journal Title: Chem. Sci. Volume: 9 Issue: 8 Pages: 2195-2211
  • DOI: 10.1039/c7sc04675h
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cross-Coupling Reaction of Alkyl Halides with Alkyl Grignard Reagents Catalyzed by Cp-Iron Complexes in the Presence of 1,3-Butadiene (2018)
  • Author(s): Takanori Iwasaki, Ryohei Shimizu, Reiko Imanishi, Hitoshi Kuniyasu, and Nobuaki Kambe
  • Journal Title: Chem. Lett. Volume: 47 Issue: 6 Pages: 763-766
  • DOI: 10.1246/cl.180201
  • NAID: 130007384484
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ni-Catalyzed Dimerization and Hydroperfluoroarylation of 1,3-Dienes (2018)
  • Author(s): Iwasaki Takanori、Min Xin、Fukuoka Asuka、Zhu Longzhi、Qiu Renhua、Yang Tao、Ehara Masahiro、Sudalai Arumugam、Kambe Nobuaki
  • Journal Title: The Journal of Organic Chemistry Volume: 83 Issue: 16 Pages: 9267-9277
  • DOI: 10.1021/acs.joc.8b01266
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Synthesis of Cyclopropane Fatty Acids by C(sp 3)?C(sp 3) Cross-Coupling Reaction and Formal Synthesis of α-Mycolic Acid (2018)
  • Author(s): Iwasaki Takanori、Terahigashi Shohei、Wang Yufei、Tanaka Arisa、Zhao Hanqing、Fujimoto Yukari、Fukase Koichi、Kambe Nobuaki
  • Journal Title: Advanced Synthesis & Catalysis Volume: 360 Issue: 19 Pages: 3810-3817
  • DOI: 10.1002/adsc.201800901
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] アルキル鎖導入による多環芳香環の配列制御と光物性制御 (2020)
  • Author(s): 岩崎孝紀
  • Organizer: 反応集積化が導く中分子戦略 高次生物機能分子の創成 第９回公開成果報告会
• [Presentation] Ate Complexes of Group 9 Transition Metals (2019)
  • Author(s): Takanori Iwasaki
  • Organizer: The 26th International SPACC Symposium -Metal Complexes Toward a Green and Sustainable Future-
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 不活性結合の切断を伴う触媒的炭素骨格構築反応 (2019)
  • Author(s): 岩崎孝紀
  • Organizer: 第３６回有機合成化学セミナー
  • Invited
• [Presentation] 不飽和炭化水素の触媒的変換手法 (2019)
  • Author(s): 岩崎孝紀
  • Organizer: 石油学会第６２回年会
  • Invited
• [Presentation] Ni-Catalyzed Dimerization and Double Functionalization of 1,3-Dienes (2019)
  • Author(s): Takanori Iwasaki, Asuka Fukuoka, Xin Min, Wataru Yokoyama, Nobuaki Kambe
  • Organizer: 20th IUPAC Internal Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS20)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ni-Catalyzed Dimerization and Double Functionalization of 1,3-Dienes (2019)
  • Author(s): Takanori Iwasaki, Asuka Fukuoka, Xin Min, Wataru Yokoyama, Nobuaki Kambe
  • Organizer: 5th International Symposium on Middle Molecular Strategy (ISMMS-5)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] フルオロアレーンとジエンの多成分連結反応の開発とフローリアクターを用いた反応機構研究 (2019)
  • Author(s): 岩崎孝紀
  • Organizer: 反応集積化が導く中分子戦略 高次生物機能分子の創成 第８回公開成果報告会
• [Presentation] クロスカップリング反応による光学活性第二級アルコールの合成と不斉認識に関する研究 (2018)
  • Author(s): 西尾美保、岩﨑孝紀、神戸宣明
  • Organizer: 新学術領域研究 「反応集積化が導く中分子戦略：高次生物機能分子の創製」第6回成果報告会
• [Presentation] コバルト触媒によるフッ化アルキルとアルキルグリニャール試薬とのクロスカップリング反応―フッ素の特性を活かしたLate-Stageアルキル化 (2018)
  • Author(s): 岩﨑孝紀，山下晃司、国安均、神戸宣明
  • Organizer: 第113回有機合成シンポジウム
• [Presentation] クロスカップリング反応による第四級炭素構築手法 (2018)
  • Author(s): 岩﨑孝紀
  • Organizer: 第38回有機合成若手セミナー 明日の有機合成を担う人のために
  • Invited
• [Presentation] アニオン性遷移金属錯体による触媒的クロスカップリングおよび多成分連結反応 (2018)
  • Author(s): 岩﨑孝紀
  • Organizer: 早稲田大学
  • Invited
• [Presentation] アニオン性ニッケル錯体による共役ジエンの多成分連結反応 (2018)
  • Author(s): 岩﨑孝紀
  • Organizer: 第５１回有機金属若手の会夏の学校
  • Invited
• [Remarks]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nozakilab/member/biography_iwasaki.html
• [Remarks]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nozakilab/publication/publist_iwasaki.html
• [Remarks]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nozakilab/member/biography_iwasaki.html
• [Remarks]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nozakilab/publication/publist_iwasaki.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/ibmt/index.html